Hőmérsékletszabályozás a gyakorlatban
2003/3. lapszám | Gelányi László | 5285 |
Figylem! Ez a cikk 21 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Egy villanyszerelő az évek során különböző hőmérséklet-szabályzási feladatokkal találkozik. Ezek a legegyszerűbb termosztátokkal történő ki-be kapcsolásoktól a nagy bonyolultságú ipari hőmérséklet-szabályozó rendszerekig terjedhetnek. Legtöbb esetben...
Egy villanyszerelő az évek során különböző hőmérséklet-szabályzási feladatokkal találkozik. Ezek a legegyszerűbb termosztátokkal történő ki-be kapcsolásoktól a nagy bonyolultságú ipari hőmérséklet-szabályozó rendszerekig terjedhetnek. Legtöbb esetben a feladattól, illetve a megrendelő pénztárcájától függ, hogy mikor melyiket alkalmazza.
Hőmérséklet-szabályozó műszerek
A hőmérséklet-szabályozó műszerek esetében alapvetően két nagy csoportot különböztetünk meg, az analóg és a digitális kivitelt. Az analóg műszerek egyszerű beállításúak, kevés kezelő elemmel, általában kijelző nélkül. A digitális műszerek egy- vagy többsoros kijelzővel rendelkeznek, programozhatók, és sokféle feladatra alkalmasak. A villanyszerelők gyakorlatában mindkét kivitel előfordul, ezért szükséges ezeket megismerni legalább alapszinten. A legtöbb mai gyártású, korszerű szabályozó műszer univerzális bemenettel rendelkezik, ami azt jelenti, hogy többféle érzékelőt/analóg jelet tud fogadni. A megfelelő műszer kiválasztásához ismernünk kell a szükséges hőmérséklettartományt, a beavatkozó elemet (fűtőtest, motoros-szelep), a szabályozás jellegét (ON-OFF, PID, Neutral) és a rendelkezésre álló érzékelőt, esetleg távadót. Egy-két alkalmazási példán bemutatva láthatjuk a gyakorlatban legtöbbször előforduló eseteket.
Szabad felületek fűtésszabályozása (rámpa, kocsibejáró, járda)
Az új építésű családi házak kivitelezése során egyre többször igény a szabad felületek jégmentesítése a téli időszakban. Ilyenkor általában villamos fűtőkábelt fektetnek a járófelület alá, és a feladat ennek szabályozása. A megoldásra többféle lehetőség is kínálkozik, melyek természetesen árban, komfortban és villanyszámlában eltérnek egymástól. A legegyszerűbb és rövidtávon a legolcsóbb lehetőség az egyszerű kültéri levegő termosztát használata.
Hátránya, hogy minden esetben bekapcsolja a fűtést, amikor a külső levegő hőmérséklete a beállított érték alá csökken, függetlenül a járófelület tényleges hőmérsékletétől, illetve, hogy van-e csapadék a felületen. A termosztát mindaddig fűt, amíg a hőmérséklet a beállított érték alatt van. (Legrosszabb esetben napokig, hetekig, amíg valaki ki nem kapcsolja a fűtést.) A másik lehetőség a külső érzékelős termosztát alkalmazása, melynél a hőmérséklet-érzékelő közvetlenül a betonba kerül, és a járófelület tényleges hőmérséklete vezérli a fűtést. Ez egy kicsivel jobb megoldás, de ugyanazok a hibák jelentkeznek itt is, mint a levegőtermosztátnál, csak a hőmérséklet érzékelés a betonban történik. A legjobb és legdrágább, de hosszú távon mégis olcsóbb a komplett szabályozó rendszer alkalmazása.
Ez a rendszer tartalmaz egy központi vezérlőegységet, egy kombinált jég- és hó-érzékelőt, egy betonhőmérséklet- és nedvesség- érzékelőt, valamint egy külsőlevegő-hőmérséklet-érzékelőt. A készülék teljes kiépítésben alkalmas arra, hogy csak akkor kérjen fűtést, amikor csapadék van a felületen, és a hőmérséklet is a beállított érték alá csökken. A fűtési idő mindaddig tart, amíg a szabad felületről az összes nedvesség eltávozik, és a lefagyás veszélye már nem áll fenn. Külsőlevegő-hőmérséklet érzékelőt használva már a levegő-hőmérséklet csökkenésekor is bekapcsolja a fűtést, ezzel elindítva egy temperálást, amely megakadályozza a későbbi lefagyást, így még több villamos energiát takaríthatunk meg. Használható a szabályozó nyári időszakban is, pl. tetőablakok bezárására, ha esik az eső.
Lakás- vagy helyiségfűtés-szabályozás
Itt most nem térünk ki a komplett fűtési rendszerekre, mert ezek fűtéstechnikai tervezést igényelnek, amely nem a villanyszerelő feladatai, ezért csak a szobatermosztátoknál előforduló egy-két alapesetet tárgyaljuk. Az analóg, úgynevezett forgatógombos termosztátoknál gyakran előfordul, hogy nem kötik be a fázis- és nulla vezetéket. Ez azt jelenti, hogy a termosztátban lévő kis teljesítményű segédfűtés nem működik, ezért a gyártók által megadottnál jóval nagyobb lesz a kapcsolási hiszterézis, és a fűtés nagy (3-5 °C) hőfokkülönbséggel kapcsol ki-be. Hasonló a hibajelenség akkor is, ha a kiválasztott termosztát segédfűtésének méretezési feszültsége eltér az alkalmazott tápellátás feszültségétől. Másik tipikus hiba a programozható termosztátoknál fordul elő, melyek korszerűbb változatai már öntanuló fűtési programmal rendelkeznek. Ezeknél a termosztátoknál időt kell hagyni (néha több napot is), hogy a kívánt fűtési paramétereket a termosztát kiszámolja és megtanulja. A tanulási időben a termosztát a beírt algoritmus alapján kiszámítja a kimenőjel impulzus-szünet arányát, mely függ a külső és belső hőmérséklettől, valamint a fűtési teljesítménytől. Ezért az öntanuló programmal rendelkező termosztátok a beállított időre felfűtik a kívánt hőmérsékletre a helyiségeket, míg az egyszerűbbek csak bekapcsolják a fűtést, és a kívánt hőmérsékletet egy bizonyos idő eltelte után érik el. Az ilyen rendszerű termosztátoknál a felhasználónak kell időben előrébb állítani a fűtés bekapcsolását, hogy az igényelt időre kellően felfűtött legyen a helyiség.
Ezt a beállítást időnként szükséges lehet módosítani a külső hőmérséklet, szélerősség stb. alapján. Fontos különbség a digitálisan programozható termosztátoknál a programozás jellege, mely lehet blokkprogramozás vagy napi. Ez lényeges szempont lehet, mert a felhasználó, illetve a vele egy háztartásban élők napi életciklusa is lehet eltérő vagy naponta ismétlődő. A blokk programozású termosztátokat a minden nap azonos időben elkelők, elmenők, hazatérők esetében lehet alkalmazni. Az olyan esetekben, amikor pl. az iskolás gyermek különböző napokon, különböző időpontban érkezik haza, tehát a fűtést különböző időpontokban kell indítani, célszerűbb a napi programozású termosztátok alkalmazása.
Nagy szabályozási pontosságot igénylő esetekben ma már szinte kivétel nélkül a PID-szabályozók kerülnek alkalmazásra. A mai, korszerű PID-szabályozók zöme már öntanuló (Autotuning) funkcióval rendelkezik, mely nagyon leegyszerűsíti a szabályozó beállítását, és mentesíti a felhasználót a bonyolult számításokat és próbálkozásokat jelentő PID-paraméterek beállításától. Nem kell mást tenni, mint a műszert a fenti üzemmódba állítani, és elvégeztetni egy fűtési ciklust, melynek során a készülék beállítja a szükséges és az adott rendszerhez tartozó legoptimálisabb PID-értékeket.
Természetesen különleges technológiák esetében szükség lehet a beállított értékek felülírására, de ezt az adott feladat technológusával egyeztetve, kellő szakértelemmel lehet csak elvégezni, mert ellenkező esetben nagy károkat okozhatunk a berendezésben. A PID-szabályozók alkalmazása esetén vegyük figyelembe a beavatkozó elemet is, mert nem minden beavatkozó alkalmas a gyors ki-be kapcsolásokra, amely a szabályozás jellegéből adódóan a pontos rászabályozáskor jelentkezik. Bizonyos alkalmazásoknál (pl. gázégők vezérlése) ez a fajta szabályozás nem megfelelő. Ebben az esetben ON-OFF szabályozót használhatunk, ahol állítható a kapcsolási hiszterézis, így elkerülhető a nagyon gyors ki-be kapcsolás.
Gyors szabályozási folyamatok esetén lehetőség van a relékimenetek helyett tranzisztoros kimenetek használatára, mellyel közvetlenül vezérelhetünk szilárdtest-relét, így elkerülhetjük a mágneskapcsolók túlzott mechanikai igénybevételét. Tranzisztoros kimenetű szabályozót szilárdtest-relés kapcsoló elemmel használjunk azokon a helyeken is, ahol fontos lehet a csendes, zajtalan működés. Motoros szelepek szabályozása esetén olyan készüléket kell alkalmazni, melynek a szoftvere erre a beavatkozóra készült. Ellenkező esetben a szelep állandóan nyit vagy zár, úgynevezett lengésbe kerül. Mielőtt egy szabályozó kiválasztása, illetve megvásárlása felől döntenénk, célszerű a készülék leírását áttanulmányozni vagy a forgalmazójával konzultálni a későbbi kellemetlenségek elkerülése érdekében.
